использование Odeint для решения двух дифференциальных уравнений первого порядка с вектором в качестве входных данных

У меня есть система двух дифференциальных уравнений:

  1. dri/dt=tan(al)
  2. dal/dt=(vz-C_alz)/C_aln

с vz известен как выражение, которое зависит только от l, C_alz и C_aln — это два выражения переменных ri и al (эти математические выражения показаны в коде ниже). Теперь я хочу использовать Odeint в python для решения этих двух дифференциальных уравнений с двумя известными начальными значениями ri(0)=2.5, al(0)=0.1 и получить ri(l) и al(l) в диапазоне l[0, 36, 100]`

from sympy import sqrt, sin, cos, tan, atan
import matplotlib.pyplot as pl
import numpy as np
from scipy.integrate import odeint

def func(w,l):
    ri, al = w    
    C_aln= 0.0240566430653894*ri*sin(al + 11) - 3.8*sqrt((-sin(al + 11) + 1)/(1 + 3.8*sqrt(2)/ri))*(-ri**2/2401 + 1)*cos(al + 11)/(-sin(al + 11) + 1)
    C_alz= -484*ri**2/1097257 + (-0.00633069554352353*ri*sqrt((-sin(al + 11) + 1)/(1 + 3.8*sqrt(2)/ri)) - 0.0240566430653894*cos(al + 11) + 14.44*sqrt(2)*sqrt((-sin(al + 11) + 1)/(1 + 3.8*sqrt(2)/ri))*(-ri**2/2401 + 1)/(ri**2*(1 + 3.8*sqrt(2)/ri)))*tan(al) + 1
    vz=(-0.00420681454754192*l**2 + 0.180893025544303*l - 0.960117265980565)*(-0.00633069554352353*sqrt((sin(atan(0.00420681454754192*l**2 - 0.180893025544303*l + 0.960117265980565) - 11) + 1)/(1 + 3.8*sqrt(2)/(-0.00140227151584731*l**3 + 0.0904465127721514*l**2 - 0.960117265980565*l + 5.26992086596417)))*(-0.00140227151584731*l**3 + 0.0904465127721514*l**2 - 0.960117265980565*l + 5.26992086596417) + 14.44*sqrt(2)*sqrt((sin(atan(0.00420681454754192*l**2 - 0.180893025544303*l + 0.960117265980565) - 11) + 1)/(1 + 3.8*sqrt(2)/(-0.00140227151584731*l**3 + 0.0904465127721514*l**2 - 0.960117265980565*l + 5.26992086596417)))*(-(-0.00140227151584731*l**3 + 0.0904465127721514*l**2 - 0.960117265980565*l + 5.26992086596417)**2/2401 + 1)/((1 + 3.8*sqrt(2)/(-0.00140227151584731*l**3 + 0.0904465127721514*l**2 - 0.960117265980565*l + 5.26992086596417))*(-0.00140227151584731*l**3 + 0.0904465127721514*l**2 - 0.960117265980565*l + 5.26992086596417)**2) - 0.0240566430653894*cos(atan(0.00420681454754192*l**2 - 0.180893025544303*l + 0.960117265980565) - 11)) - 484*(-0.00140227151584731*l**3 + 0.0904465127721514*l**2 - 0.960117265980565*l + 5.26992086596417)**2/1097257 + 1
    f=[tan(al), (vz-C_alz)/C_aln]
    return f

init = [2.5, 0.1]
l = np.linspace(0,36,100)
sol=odeint(func, init, l)
pl.figure(1)
pl.plot(l, sol[:,0], color='b')
pl.legend()
pl.show()

Мои проблемы:

можно рассчитать только первые три числовых значения ri, остальные значения равны нулю.

в то же время я получаю сообщение об ошибке:

Excess work done on this call (perhaps wrong Dfun type).
Run with full_output = 1 to get quantitative information.

кто-нибудь может ответить на мои вопросы:

  1. правильно ли я использовал odeint в коде? (я совершенно уверен, что математические выражения верны)
  2. что не так с моим расчетным результатом и графикой, как я могу сделать вывод не полным? Я пытался изменить параметр odeint, например изменить mxstep, но это не работает.

person wangmars    schedule 05.01.2016    source источник
comment
Аналогично stackoverflow.com/questions/34618488/   -  person hpaulj    schedule 05.01.2016
comment
Проблема в другом вопросе заключалась в том, что производная взорвалась, когда переменная интегрирования стала слишком близкой к 0. Я бы предложил проверить это в различных диапазонах l. Работает ли он в одних диапазонах, но не в других?   -  person hpaulj    schedule 06.01.2016